Российские учёные изобрели новые материалы для спиновой электроники
Российские учёные провели любопытный эксперимент. С его помощью они установили, что графен способен увеличивать свою спиновую поляризацию, если будет контактировать с некоторыми солями молибдена. Это может стать основой для новых материалов для спиновой электроники. Данное исследование было освещено в журнале Nanoscale.
Авторы работы говорят, что устройства, построенные на новых принципах, смогут быстрее передавать информацию и при этом будут потреблять меньше энергии.
О спиновой электронике пока что знают по большей части специалисты, однако в обозримом будущем, возможно, она получит широкое распространение. Впрочем, некоторые изделия с применением спиновой электроники уже используются; например, такова компьютерная память STT-MRAM, использующая спиновую поляризацию для хранения информации. Известны спиновые транзисторы и логические устройства. Данная технология может быть введена и в продукцию Pol-Eko.
В отличие от обычной электроники, в спинтронике переключение между состояниями возможно с помощью образования спинового тока. Известно, что электрон обладает спином, то есть направлением вращения. При спине в сто процентов все электроны в веществе имеют одинаковую поляризацию, благодаря чему возможна генерация спинового тока. При спине в ноль процентов вещество имеет одинаковое количество электронов с разной поляризацией, тогда ток не генерируется. Спиновый ток, однако, трудно сохранить, потому что для этого нужно, чтобы частица проделала как можно более долгий путь и не поменяла свою полярность.
Таким свойством обладают не все вещества. Упомянутый графен им как раз не обладает; но у него есть другое полезное свойство – максимальная подвижность носителей заряда среди всех известных веществ. Исследователи из ИБХФ РАН попытались усовершенствовать графен и получить на нём спиновую поляризацию. Для этого они использовали специальную подложку. Проблемой при этом был выбор подложки, ведь многие материалы при контакте с графеном активно взаимодействуют с ним; в результате этого структура графена изменяется, и его проводимость уменьшается. Тогда учёные попробовали применить ван-дер-вальсовы системы, которые имеют с графеном лишь слабое взаимодействие, не нарушающее его структуру. Такими системами являются, к примеру, сульфиды и селениды некоторых переходных металлов. Спиновой поляризацией они сами по себе тоже не обладают, однако они способны её приобретать в случае дефектов замещения.
Таким образом, в ходе экспериментов было установлено, что наилучшей подложкой для графена является диселенид молибдена с примесью атомов йода. Тогда спиновая поляризация вещества была максимальной и достигала 60 процентов. Минимальная поляризация – 15 процентов – появлялась, если вместо частиц йода использовался фтор.
